1、现有的复合集流体是一种“三明治”结构,内层为聚合物高分子层(如pet、pp或pi),两侧为金属导电层(如al或cu)。在目前工业量产的复合集流体中,复合铜箔常采用厚度为4.5 μm的聚丙烯(opp)作为基材,利用磁控溅射先在基材的两面各镀上厚度为50 nm铜层,再利用水电镀工艺对铜层加厚至1 μm左右,而复合铝箔通常采用厚度为6 μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)作为基材,然后利用蒸镀工艺在基材的两面各镀上厚度为1 μm的铝层。
2、随着电池回收技术的成熟,复合集流体中的金属也有望进行回收二次利用。目前,对复合集流体中金属进行回收主要有三种方式:一是传统的打粉工艺,这种打粉工艺容易在黑粉(金属)中掺杂进一些有机物(基材中的高分子聚合物),容易导致回收的金属纯度较低,二是传统的火法工艺,对于复合铝箔而言,基材中的pet材料具有耐高温阻燃的特性,传统的火法工艺并不能使pet材料挥发,三是湿法工艺,这种工艺常采用碱性溶液,但是碱性溶液也会和pet发生反应,这个反应过程使得pet分子从聚酯变成聚酸,同时产生大量的水分子作为副产物,这可能会增加回收的工艺难度,目前来说pet的化学分离可以通过其他的有机溶剂溶解或用扩链剂使其形成高分子聚合物实现,但是目前来说这两种工艺的操作较为繁杂且成本较高。由此,目前复合集流体回收主要通过化学/物理法使镀层和膜实现分离,无论哪一种在工艺、回收成本和环境污染方面都有着巨大的难度。
1、为了解决现有的复合集流体中的金属难以进行回收的问题,本发明提供一种复合集流体及其制备方法。
2、根据本发明的第一个方面,提供一种复合集流体,该复合集流体包括基膜和依次设置在基膜的至少一个表面上的紫外光可降解凝胶层、金属层。
3、本发明提供的复合集流体通过在基膜和金属层之间增设紫外光可降解凝胶层作为连接层,一方面,能够提高凝胶层与基膜、基膜之间的粘结强度,另一方面,便于对复合集流体中的金属层进行回收,紫外光可降解凝胶层在紫外光照射下会发生裂变分解,其结构发生变化,导致其致粘性降低,降低凝胶层与金属层之间的粘结力,即可实现基膜和金属层的分离,进而达到回收复合集流体中的金属层的目的,回收操作简单、成本低,且可以实现大规模回收,同时避免了化学法回收金属层所带来的环境污染问题。
4、优选地,紫外光可降解凝胶层包括硝基苯类化合物、聚丙烯酸酯类化合物、甲基丙烯酰化明胶中的至少一种。
5、优选地,硝基苯类化合物包括l-2-硝基苯丙氨酸;聚丙烯酸酯类化合物包括聚甲基丙烯酸酯。
6、硝基苯类化合物、聚丙烯酸酯类化合物和甲基丙稀酰化明胶均具有良好的致粘性并能在紫外光照射下发生分解,将硝基苯类化合物、聚丙烯酸酯类化合物、甲基丙稀酰化明胶中的一种或多种形成凝胶层并引入到复合集流体的基膜和金属层之间,基膜与金属层之间通过上述凝胶层进行连接,既能够提高凝胶层与基膜、金属层之间的粘结力,又能使复合集流体中的凝胶层在紫外光照射下发生分解,实现基膜与金属层之间的减粘,便于对复合集流体中的金属层进行回收。
8、聚甲基丙烯酸酯在波长为260 nm的紫外光下即可发生分解,相较于l-2-硝基苯丙氨酸(在波长为300 nm的紫外光下即可发生分解)、甲基丙稀酰化明胶(在波长为320 nm的紫外光下即可发生分解)以及其他的聚丙烯酸酯类化合物而言,本方案采用聚甲基丙烯酸酯作为紫外光可降解凝胶层的组分,一方面,进一步提高了凝胶层与基膜、金属层之间的粘结力,另一方面,聚甲基丙烯酸酯发生降解的最低紫外光波长更短,且在相同波长的紫外光照射下,聚甲基丙烯酸酯更加容易发生分解,使得复合集流中的金属层的回收更加容易。
10、通过将复合集流体中紫外光可降解凝胶层的水分含量控制在上述范围内,有利于提高凝胶层的机械性能,进而赋予复合集流体良好的机械性能。若复合集流体中设置于基膜与金属层之间的紫外光可降解凝胶层的水分含量太高,会影响复合集流体的电化学性能;若复合集流体中设置于基膜与金属层之间的紫外光可降解凝胶层的水分含量太低会使得凝胶层难以均匀地在基膜的表面铺展开,进而影响复合集流体的机械性能。
12、将复合集流体中的紫外光可降解凝胶层的厚度控制在上述范围之内,既能够保证凝胶层的粘性又能够避免溢胶导致金属层出现移位。若凝胶层的厚度过薄,容易导致粘性过低,进而降低凝胶层与金属层之间的粘结力;若凝胶层的厚度过厚,则容易出现溢胶现象,导致金属层移位,进而劣化复合集流体的性能。
14、将复合集流体的基膜厚度控制在上述范围之内,既能够提高复合集流体能量密度,又能提高复合集流体的机械强度,降低发生断裂的风险。若复合集流体中的基膜厚度过薄,则在复合集流体的制备过程中基膜容易出现断裂或制得的复合集流体的机械强度有所下降;若复合集流体中的基膜的厚度过厚,则会使应用该复合集流体的电池的能量密度有所下降。
16、将复合集流体中的金属层的厚度控制在上述范围之内,既能够提高应用该复合集流体的电池的能量密度,又能使金属层的方阻保持在适宜的范围之内,降低应用该复合集流体的电池的电阻。若复合集流体中的金属层的厚度过薄,则会导致复合集流体的金属层的方阻过高,使应用该复合集流体的电池的电阻升高;若复合集流体中的金属层的厚度过厚,则会降低应用该复合集流体的电池的能量密度。
17、根据本发明的第二个方面,提供一种复合集流体的制备方法,包括以下步骤:
19、s2.将胶液涂布于基膜的至少一个表面上以形成紫外光可降解凝胶层,利用真空蒸镀工艺在紫外光可降解凝胶层的表面镀金属层,制得复合集流体。
20、通过在基膜的表面上涂布含紫外光可降解凝胶的胶液以形成紫外光可降解凝胶层,并利用真空蒸镀工艺在凝胶层的表面镀金属层,通过上述方法制备得到的复合集流体的凝胶层与基膜、金属层之间均具有较高的粘结力,且仅需采用简单的紫外光照射即可实现对复合集流体中的金属层进行回收的目的。
21、优选地,在真空蒸镀工艺中,控制线、优选地,在真空蒸镀工艺中,控制蒸发距离为10~20 cm。
23、在利用真空蒸镀工艺在紫外光可降解凝胶层的表面镀金属层的过程中,将真空度和/或蒸发距离控制在上述范围之内,能够提高最终制得的复合集流体中的金属层的光线透过率,在利用紫外光对复合集流体进行照射时,金属层的光线透过率越高,凝胶层吸收的紫外光越多,使得凝胶层的降解越容易,减粘效果更明显,金属层与基膜之间的粘结力显著降低,大大提高了复合集流体中的金属层的回收效率。买球网站 十大排行榜